VI. Ý NGHĨA KHOA HỌC, TÍNH MỚI VÀ THỰC TIỄN CỦA LUẬN ÁN
3.1.2. Mô hình và phương pháp nghiên cứu
3.1.2.1. Mô hình nghiên cứu
Mô hình nghiên cứu thực nghiệm ựược bố trắ tại sân mô hình của phòng thắ nghiệm Viện Môi trường và Tài nguyên và thực hiện vận hành liên tục, lặp lại nhiều lần từ tháng 3/2008 ựến tháng 11/2009 ựược mô tả như ở hình vẽ 3.1.
Mô hình ựược làm bằng mica trắng có dạng hình hộp chữ nhật với kắch thước: D ừ R ừ C = 0,8 ừ 0,5 ừ 0,5m. Toàn bộ mô hình ựược ựặt trên một khung giá ựỡ bằng thép hình. Phần ựáy mô hình ựược lót bằng vỉ tre (tre có khả năng chịu nước, không bị tác ựộng nhiều bởi nước rỉ). 4 chân ựỡ của mô hình ựược làm bằng thép hình với các chiều cao có thể ựiều chỉnh thay ựổi khác nhau: 10, 20 và 30cm. Phắa trên mô hình ựược bố trắ nắp ựậy hình nón, trên ựó có gắn ống thông hơi có thể thay ựổi ựược chiều cao (15, 30, 45, 50, 60, 65 và 75cm) với ựường kắnh φ 60mm. Phắa ựáy mô hình có một khay ựể thu nước rỉ rác. 800 5 0 4 5 0 7 1 6 4 2 5 3
Hình 3-1. Mô hình thực nghiệm phân hủy các chất hữu cơ bằng quá trình sinh học thiếu khắ
1. Thùng mô hình; 2. Vỉ tre lót ựáy; 3. Khay hứng nước rỉ rác; 4. Vị trắ ựo mẫu; 5. Chân ựỡ mô hình có thể thay ựổi ựược chiều cao; 6. Ống thoát hơi có thể thay ựổi ựược chiều cao; 7.
Ống PVC φ 21mm có ựục lỗ.
để tạo thêm ựộ thoáng khắ bên trong mô hình có ựặt các ống PVC φ = 21, trên ựó có khoan 4 hàng lỗ xen kẽ với φ 5mm, khoảng cách giữa các lỗ là 20mm.
3.1.2.2. Vật liệu thắ nghiệm
Chất thải rắn sử dụng trong quá trình thắ nghiệm ựược lấy từ phần rác thải hữu cơ dễ phân hủy (các loại rau, cỏ, lá cây, vỏ cam, táo, ựu ựủ, bã cà phê,Ầ) ựã ựược phân loại sơ bộ tại bãi rác Long Hòa, huyện Cần Giờ. TPHC ựược ựưa về phòng thắ nghiệm và
tiến hành phân tắch thành phần rác thô cho thấy tỷ lệ C/N ~ 21,7 phù hợp với quá trình ủ phân hữu cơ.
3.1.2.3. Vận hành mô hình
- đối với thắ nghiệm xác ựịnh chiều cao chân ựỡ và chiều cao ống thoát hơi phù hợp của mô hình ta tiến hành lần lượt các thắ nghiệm thay ựổi chiều cao chân ựỡ và chiều cao ống thoát hơi của mô hình khi chưa có các TPHC và thực hiện ựo ựạc vận tốc khắ thoát ra tại miệng ống thoát hơi. Lựa chọn ựược chiều cao chân ựỡ và chiều cao ống thoát hơi thắch hợp và tiến hành lắp ựặt mô hình theo thông số ựã chọn ựể tiến hành các nghiên cứu về sự phân hủy các TPHC trong ựiều kiện cấp khắ tự nhiên.
- Vận hành mô hình phân hủy sinh học thiếu khắ TPHC trong ựiều kiện cấp khắ tự nhiên ựược thực hiện như sau:
+ Toàn bộ lượng TPHC lấy về ựược trộn ựều trước khi cho vào trong mô hình thắ nghiệm. TPHC ựược cho vào mô hình một cách tự nhiên (không cắt nhỏ, không nén chặt) ựến vị trắ cách nắp mô hình 50mm và mỗi thắ nghiệm chỉ nạp một lần với khối lượng ban ựầu là 77 kg (trong suốt quá trình ủ không bổ sung thêm lượng rác hữu cơ vào trong mô hình);
+ Sau khi nạp ựầy rác vào mô hình, thực hiện quá trình ủ thiếu khắ trong khoảng 35 ngày;
+ Trong suốt thời gian vận hành mô hình, hàng ngày tiến hành quan sát, ựo ựạc và lấy mẫu phân tắch các thông số sau:
o Theo dõi sự sụt giảm thể tắch của khối ủ, quan sát và ghi nhận sự thay ựổi về màu sắc, mùi, nhiệt ựộ và ựo lượng nước rỉ rác sinh ra;
o đo nhiệt ựộ môi trường bên ngoài, nhiệt ựộ bên trong khối ủ và vận tốc khắ tại miệng ống thoát hơi;
o Lấy mẫu và phân tắch các chỉ tiêu pH, ựộ ẩm, chất rắn dễ bay hơi.
- Sau một thời gian TPHC phân hủy khi thấy có mốc trắng xuất hiện trên bề mặt và nhiệt ựộ khối ủ tương ựương nhiệt ựộ môi trường bên ngoài, dấu hiệu nhận biết
TPHC ựã hoai hết. Tiếp tục ủ chắn 20 ngày, sau ựó thu gom ra ngoài, phơi nắng cho ráo ẩm và sàng ựể thu mùn compost tinh;
- Tiến hành phân tắch chất lượng sản phẩm thu ựược theo TCVN 562 Ờ 2002.
3.1.2.4. Phương pháp ựo ựạc và phân tắch các thông số thắ nghiệm
Các chỉ tiêu phân tắch về thành phần của sản phẩm thu ựược sau quá trình ủ thiếu khắ ựược thực hiện bởi PTN Công nghệ Môi trường - Viện Môi trường và Tài nguyên. Các chỉ tiêu chắnh như: pH, ựộ ẩm, chất rắn bay hơi (VS), nhiệt ựộ,Ầ ựược phân tắch theo Standard Methods 2005.
đồng thời, hàng ngày thực hiện ựo ựạc các thông số:
- Vận tốc khắ tại miệng ống thoát hơi ựược ựo ựạc bằng máy ựo khắ hiện số xách tay hiệu TESTO 350 của đức và ghi nhận kết quả.
- độ sụt giảm thể tắch: đo chiều cao mặt thoáng bên trong mô hình mỗi ngày ựể xác ựịnh ựộ sụt giảm thể tắch của khối ủ mỗi ngày. Ngoài ra quan sát sự biến ựổi về màu, mùi của khối ủ trong mô hình và ghi nhận kết quả.
- Lượng nước rỉ rác phát sinh: đo lượng nước rỉ rác phát sinh hàng ngày trong khay hứng bên dưới của mô hình bằng ống ựong 1000 ml và ghi nhận kết quả.
- pH: Thực hiện cân khối lượng rác ựã lấy, sau ựó trộn nước vào rác theo tỉ lệ rác:nước = 1:3. đo pH bằng máy ựo pH ựể bàn, ựọc và ghi lại kết quả từ màn hình của máy.
- độ ẩm: Cân khối lượng mẫu cần phân tắch vào ựĩa, sấy mẫu ở 1050C trong khoảng 18-24 h, sau ựó cho vào bình hút ẩm trong 1 giờ, rồi ựem cân. Tắnh toán ựộ ẩm theo công thức: 100 − = w d w M Trong ựó: M: ựộ ẩm %;
w: trọng lượng ban ựầu của mẫu, kg (g);
- Chất hữu cơ: Rác sau khi phân tắch ựộ ẩm ựem nghiền nhỏ, cân khối lượng mẫu ựã nghiền vào cốc nung, ựem nung trong bình kắn 5050C trong 1 giờ, cho vào bình hút ẩm 1 giờ rồi ựem cân.
(%) w d 100 OM w − = Trong ựó:
w: trọng lượng ban ựầu của mẫu; d: trọng lượng của mẫu sau khi ựốt;
d = m - mo
mo: Khối lượng cốc trước khi ựốt;
m: Khối lượng cốc và rác cân ựược sau khi ựốt.
3.1.2.5. Cách thức lấy mẫu phân tắch
- đối với mẫu phân tắch các chỉ tiêu pH, ựộ ẩm, VS: thực hiện lấy mẫu gộp tại các vị trắ khác nhau trong mô hình theo chiều cao 1/3 và 2/3 của khối ủ, lấy 4 ựiểm nằm trên ựường chéo và 1 ựiểm giao của ựường chéo. Tổng số lần lấy mẫu ra khỏi mô hình là 10, sau ựó trộn ựều hỗn hợp và ựem phân tắch. Thời gian lấy mẫu ựể ựo ựạc các thông số vào lúc 10g00 mỗi ngày;
- đối với mẫu phân tắch khắ CH4 dùng bơm hút khắ vào quả bóng cao su có thể tắch xác ựịnh sau ựó ựược ựo bằng thiết bị ICP;
- đối với mẫu phân tắch khắ CO2, H2S, NH3 ựược lấy mẫu và phân tắch theo Standard Method;
- đối với phân tắch chất lượng sản phẩm thu ựược sau quá trình phân hủy thiếu khắ: rây ựể lấy phần compost tinh khoảng 300 g/mẫu ựể phân tắch các chỉ tiêu: pH, ựộ ẩm, P2O5, chất hữu cơ tổng số hữu hiệu, hàm lượng N hữu hiệu, hàm lượng acid humic, K2O, Cu, Ni, Pb, Zn;
- Việc ựo ựạc các thông số, lấy mẫu phân tắch trong quá trình vận hành mô hình ựược thực hiện vào lúc 10g00 mỗi ngày.